Neue Wege zur Interoperabilität von Robotern

261019 Titel IP 1199x1695
Bild: Acatech – Dt. Akademie der Technikwissenschaften

Damit unterschiedliche Roboter gemeinsam Aufgaben erledigen können, müssen sie Informationen austauschen, deren Bedeutung verstehen und ihr Handeln aufeinander abstimmen. Bisher war es mit großem Aufwand verbunden, die hierfür nötige Interoperabilität herzustellen, etwa durch Standardisierung. Große KI-Modelle eröffnen jedoch neue Möglichkeiten, diese herzustellen. In einem neuen Impulspapier der Plattform Lernende Systeme beschreiben die Verfasser, wie solche KI-Modelle das Zusammenspiel von Robotiksystemen unterstützen können und welche Herausforderungen für einen zuverlässigen und sicheren Einsatz noch zu lösen sind.

Die Autoren betonen, dass Interoperabilität die Grundlage für Kommunikation und Kooperation schafft, aber nicht selbst das gemeinsame Handeln bewirkt. Bislang wird sie vor allem durch Standards für Schnittstellen, Protokolle oder Datenformate hergestellt. Wie weiter erläutert wird, sind solche Lösungen aufwendig und oft wenig flexibel. Als besonders anspruchsvoll beschreiben es die Autoren, ein gemeinsames Verständnis von Informationen und deren Bedeutung für das Handeln herzustellen.

Das Impulspapier unterscheidet vier Ebenen der Interoperabilität: Die technische Ebene verbindet Systeme miteinander, die syntaktische Ebene sorgt für kompatible Datenformate. Die semantische Ebene betrifft die Bedeutung der ausgetauschten Informationen, die pragmatische Ebene das Verständnis für die Folgen von Handlungen in einem bestimmten Kontext. Erst auf dieser letzten Ebene lässt sich das Handeln von Systemen am besten aufeinander abstimmen.

Was große KI-Modelle leisten können

„Große KI-Modelle können in eleganter und effizienter Weise dabei helfen, Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Robotiksystemen auf semantischem oder gar auf pragmatischem Niveau zu erreichen“, so Jürgen Beyerer, geschäftsführender Institutsleiter sowie Direktor des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) in Karlsruhe und Inhaber des Lehrstuhls Interaktive Echtzeitsysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

Die Verfasserinnen und Verfasser erläutern, dass neben großen Sprachmodellen dafür auch Modelle infrage kommen, die auf logisches Schlussfolgern (Reasoning) ausgerichtet sind oder Sprache, Sehen und Handeln verbinden. Sie können helfen, Informationen unterschiedlicher Systeme einzuordnen und für die Koordination nutzbar zu machen. Entscheidend seien das Weltwissen, das im Modell repräsentiert sei und mit Art und Umfang der Daten im Modelltraining zusammenhänge, sowie zusätzliche Kontextinformationen, die dem Modell im laufenden Betrieb zur Verfügung gestellt würden.

Verlässliches Weltwissen benötigt

„Roboter können im Verbund komplexe Handlungsstränge oder Missionen abarbeiten, wenn sie in der Lage sind, zuverlässig physisch zu interagieren, Informationen auszutauschen und zu interpretieren. Der Kern der Herausforderung liegt oft in der Autonomie und dem Weltmodell der Systeme. Heutige große generative KI-Modelle können hier Lücken schließen und Roboter koordinieren, durch zukünftige Modelle könnten sich sogar neue Formen von Interoperabilität etablieren“, erläutert Sirko Straube, Forschungsbereichsmanager Emergency Response and Recovery Management am Robotics Innovation Center von DFKI.

Die Autorinnen und Autoren beschreiben zudem die Grenzen gegenwärtiger Modelle. Diesen würden häufig Aktivitätsdaten sowie domänenspezifische Daten fehlen. Die Plattform verweist außerdem darauf, dass die Modelle mitunter fehlerhafte Aussagen erzeugen sowie Ursache und Wirkung nur eingeschränkt verstehen. Zudem gelingt es ihnen noch nicht zuverlässig, Objekte, Positionen oder Handlungen in präzise Angaben für physikalische Modelle zu übersetzen. Dadurch könne die Interoperabilität zeitweise ‚abreißen‘ – mit Risiken für die funktionale und die Prozesssicherheit. Im Impulspapier werden künftig zuverlässigere multimodale KI-Modelle als vielversprechend genannt. Diese können Fakten in Echtzeit überprüfen und mithilfe physikalischer Simulationen und Weltmodellen die Folgen von Handlungen besser abschätzen. Die Autoren betonen jedoch, dass diese Fähigkeiten für den praktischen Einsatz verlässlich verfügbar sein müssen.

„Interoperabilität zwischen Robotern ist ein entscheidender Zukunftsbaustein, der die praktische Nutzung und das Zusammenspiel vielfältiger Robotiksysteme nachhaltig voranbringen wird. Die Forschung entwickelt bereits vielversprechende Projekte und Konzepte – nun gilt es, diese gemeinsam in marktfähige und anwendungsnahe Lösungen zu überführen. Dafür braucht es einen starken Schulterschluss zwischen Anwendern, Robotikherstellern und Forschung, um die Robotik gemeinsam auf das nächste Entwicklungsniveau zu heben“, fasst Johannes Hinckeldeyn, Director of Advanced Corte Technologies bei Kion, zusammen.

Das Impulspapier wurde von Mitgliedern der Arbeitsgruppe ‚Lernfähige Robotiksysteme‘ sowie der Arbeitsgruppe ‚Technologische Wegbereiter und Data Science‘ der Plattform Lernende Systeme verfasst. Es steht zum kostenfreien Download bereit.

www.plattform-lernende-systeme.de



  • Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

    Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

    Zwar lief es im Mai besser für die deutschen Autobauer als noch im April, jedoch nimmt der Optimismus für die zukünftige Entwicklung ab. Laut Ifo Institut auch aufgrund des Chipmangels.

    mehr lesen: Automobilbranche verzeichnet Drei-Jahreshoch

  • Digitales Tool für sichere Cobots

    Digitales Tool für sichere Cobots

    Roboter und Menschen rücken in der Fertigung immer näher zusammen. Um dabei auch die Sicherheit zu gewährleisten, wurde im Forschungsprojekt COVR ein Toolkit entwickelt, das Unternehmen bei der sicheren Installation…

    mehr lesen: Digitales Tool für sichere Cobots

  • Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

    Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

    Cobotracks entwickelt und vertreibt 7-Achs-Lösungen für Cobots. Das belgische Unternehmen wurde nun von Techman zertifiziert.

    mehr lesen: Cobotracks erhält Techman-Zertifizierung

  • Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

    Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

    Robotic Process Automation kann manuelle Prozesse im Unternehmen beschleunigen. Doch wo genau setzt man die Technologie am besten ein? Hai Le, CEO von FPT Deutschland, gibt einen Überblick.

    mehr lesen: Anwendungsszenarien für den RPA-Einsatz

  • Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

    Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

    Procad-Geschäftsführer Gerhard Knoch erstmals mit Details zur Fusion der PLM-Softwareanbieter Procad und Keytech. Die Lösungen beider Firmen sollen weiter wie angekündigt gepflegt und aktualisiert werden, mit der Zeit aber zusammenwachsen.

    mehr lesen: Erste Details zur Fusion von Procad und Keytech

  • IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai

    IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai

    Gegenüber April hat das IAB-Arbeitsmarktbarometer um 2 Punkte zugelegt und erreicht so den höchsten Stand seit März 2018.

    mehr lesen: IAB-Arbeitsmarktbarometer steigt im Mai

  • Gaia-X-Testbed in Kaiserslautern

    Gaia-X-Testbed in Kaiserslautern

    Die SmartFactory-KL, das DFKI und die TU-Kaiserslautern bauen ein Gaia-X-Testbed auf. Dabei soll ein gemeinsamer Datenraum für eine verteilte Produktion entstehen.

    mehr lesen: Gaia-X-Testbed in Kaiserslautern

  • Weltweite Investitionen in die Roboterforschung

    Weltweite Investitionen in die Roboterforschung

    Asien, Europa und Amerika passen mit der allmählichen Öffnung der Wirtschaft nach der Pandemie ihre Förderprogramme für die Robotikforschung an. Was aber sind die Ziele der offiziell betriebenen Regierungsprogramme heute?…

    mehr lesen: Weltweite Investitionen in die Roboterforschung

  • Wibu-Systems bezieht neuen Firmensitz

    Wibu-Systems bezieht neuen Firmensitz

    Wibu-Systems bezieht einen neuen Firmensitz in Karlsruhe. Zusammen mit dem Architekturbüro Archis Architekten + Ingenieure, IBA Immobilien, MDBM und Wolff+Müller wurde der Unternehmenscampus entwickelt und umgesetzt.

    mehr lesen: Wibu-Systems bezieht neuen Firmensitz

  • Ifo-Geschäftsklimaindex steigt im Mai

    Ifo-Geschäftsklimaindex steigt im Mai

    Der Ifo-Geschäftsklimaindex steigt im Mai auf 99,2 Punkte und erzielt damit den höchsten Wert seit Mai 2019. Demnach verbesserte sich die Stimmung in allen Sektoren.

    mehr lesen: Ifo-Geschäftsklimaindex steigt im Mai

  • 20Mio.€ für die 5G-Föderung

    20Mio.€ für die 5G-Föderung

    Frankreich und Deutschland wollen 5G-Anwendungen fördern und haben einen Förderaufruf gestartet. Konsortien können bis zum 1.September Förderanträge einreichen.

    mehr lesen: 20Mio.€ für die 5G-Föderung

  • ProAlpha übernimmt CP

    ProAlpha übernimmt CP

    ProAlpha erweitert sein ERP-Portfolio um die Lösungen von CP Corporate Planning. Das Hamburger Unternehmen wird somit Teil der ProAlpha-Gruppe.

    mehr lesen: ProAlpha übernimmt CP